उच्च-गुणस्तरको सिलिकन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल तयारीका लागि प्रमुख विचारहरू

सिलिकन सिंगल क्रिस्टल तयारीका मुख्य विधिहरूमा समावेश छन्: भौतिक वाष्प यातायात (PVT), शीर्ष-बीज समाधान वृद्धि (TSSG), र उच्च-तापमान रासायनिक वाष्प निक्षेपण (HT-CVD)। यी मध्ये, PVT विधि यसको सरल उपकरण, नियन्त्रणको सहजता, र कम उपकरण र सञ्चालन लागतको कारणले औद्योगिक उत्पादनमा व्यापक रूपमा अपनाइन्छ।

सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलको PVT वृद्धिको लागि प्रमुख प्राविधिक बुँदाहरू

भौतिक भाप यातायात (PVT) विधि प्रयोग गरेर सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलहरू बढाउँदा, निम्न प्राविधिक पक्षहरूलाई विचार गर्नुपर्छ:

1. ग्रोथ चेम्बरमा ग्रेफाइट सामग्रीहरूको शुद्धता: ग्रेफाइट कम्पोनेन्टहरूमा अशुद्धताको मात्रा ५×१०⁻⁶ भन्दा कम हुनुपर्छ, जबकि इन्सुलेशन फेल्टमा अशुद्धताको मात्रा १०×१०⁻⁶ भन्दा कम हुनुपर्छ। B र Al जस्ता तत्वहरू ०.१×१०⁻⁶ भन्दा कम राख्नुपर्छ।
2. सही बीज क्रिस्टल ध्रुवता चयन: अनुभवजन्य अध्ययनहरूले देखाउँछन् कि C (0001) अनुहार 4H-SiC क्रिस्टलहरू बढाउनको लागि उपयुक्त छ, जबकि Si (0001) अनुहार 6H-SiC क्रिस्टलहरू बढाउनको लागि प्रयोग गरिन्छ।
3. अफ-एक्सिस बीज क्रिस्टलहरूको प्रयोग: अफ-एक्सिस बीज क्रिस्टलहरूले क्रिस्टल वृद्धिको सममितिलाई परिवर्तन गर्न सक्छन्, क्रिस्टलमा दोषहरू कम गर्न सक्छन्।
4. उच्च-गुणस्तरको बीउ क्रिस्टल बन्धन प्रक्रिया।
5. वृद्धि चक्रको समयमा क्रिस्टल वृद्धि इन्टरफेसको स्थिरता कायम राख्ने।

सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल वृद्धिको लागि प्रमुख प्रविधिहरू

1. सिलिकन कार्बाइड पाउडरको लागि डोपिङ प्रविधि
   सिलिकन कार्बाइड पाउडरलाई उपयुक्त मात्रामा Ce को साथ डोपिङ गर्नाले 4H-SiC एकल क्रिस्टलको वृद्धिलाई स्थिर बनाउन सकिन्छ। व्यावहारिक परिणामहरूले देखाउँछन् कि Ce डोपिङले गर्न सक्छ:

• सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलको वृद्धि दर बढाउनुहोस्।
• क्रिस्टल वृद्धिको अभिमुखीकरण नियन्त्रण गर्नुहोस्, यसलाई अझ एकरूप र नियमित बनाउनुहोस्।
• अशुद्धता निर्माणलाई दबाउने, दोषहरू कम गर्ने र एकल-क्रिस्टल र उच्च-गुणस्तरको क्रिस्टलको उत्पादनलाई सहज बनाउने।
• क्रिस्टलको पछाडिको क्षरणलाई रोक्नुहोस् र एकल-क्रिस्टल उपज सुधार गर्नुहोस्।

• अक्षीय र रेडियल तापमान ग्रेडियन्ट नियन्त्रण प्रविधि
  अक्षीय तापक्रम ढाँचाले मुख्यतया क्रिस्टलको वृद्धि प्रकार र दक्षतालाई असर गर्छ। अत्यधिक सानो तापक्रम ढाँचाले पोलिक्रिस्टलाइन गठन निम्त्याउन सक्छ र वृद्धि दर घटाउन सक्छ। उचित अक्षीय र रेडियल तापक्रम ढाँचाले स्थिर क्रिस्टल गुणस्तर कायम राख्दै द्रुत SiC क्रिस्टल वृद्धिलाई सहज बनाउँछ।
• बेसल प्लेन डिस्लोकेशन (BPD) नियन्त्रण प्रविधि
  BPD दोषहरू मुख्यतया तब उत्पन्न हुन्छन् जब क्रिस्टलमा रहेको शियर स्ट्रेस SiC को क्रिटिकल शियर स्ट्रेस भन्दा बढी हुन्छ, जसले स्लिप प्रणालीहरूलाई सक्रिय बनाउँछ। BPD हरू क्रिस्टल वृद्धि दिशामा लम्ब हुने भएकाले, तिनीहरू मुख्यतया क्रिस्टल वृद्धि र चिसो हुने समयमा बन्छन्।
• वाष्प चरण संरचना अनुपात समायोजन प्रविधि
  वृद्धि वातावरणमा कार्बन-देखि-सिलिकन अनुपात बढाउनु एकल-क्रिस्टल वृद्धिलाई स्थिर पार्ने प्रभावकारी उपाय हो। उच्च कार्बन-देखि-सिलिकन अनुपातले ठूला चरणहरूको गुच्छा घटाउँछ, बीउ क्रिस्टल सतहको वृद्धि जानकारी सुरक्षित गर्छ, र पोलिटाइप गठनलाई दबाउँछ।
• कम तनाव नियन्त्रण प्रविधि
  क्रिस्टलको वृद्धिको समयमा तनावले क्रिस्टल प्लेनहरू झुकाउन सक्छ, जसले गर्दा क्रिस्टलको गुणस्तर खराब हुन सक्छ वा फुट्न पनि सक्छ। उच्च तनावले बेसल प्लेन डिस्लोकेशन पनि बढाउँछ, जसले एपिटेक्सियल लेयरको गुणस्तर र उपकरणको कार्यसम्पादनमा प्रतिकूल असर पार्न सक्छ।

६-इन्च SiC वेफर स्क्यानिङ छवि

क्रिस्टलमा तनाव कम गर्ने तरिकाहरू:

• SiC एकल क्रिस्टलहरूको लगभग सन्तुलित वृद्धि सक्षम पार्न तापक्रम क्षेत्र वितरण र प्रक्रिया प्यारामिटरहरू समायोजन गर्नुहोस्।
• न्यूनतम अवरोधहरूसँग मुक्त क्रिस्टल वृद्धिलाई अनुमति दिन क्रुसिबल संरचनालाई अनुकूलन गर्नुहोस्।
• बीउ क्रिस्टल र ग्रेफाइट होल्डर बीचको थर्मल विस्तार बेमेल कम गर्न बीउ क्रिस्टल फिक्सेसन प्रविधिहरू परिमार्जन गर्नुहोस्। एउटा सामान्य दृष्टिकोण भनेको बीउ क्रिस्टल र ग्रेफाइट होल्डर बीच २ मिमीको खाडल छोड्नु हो।
• इन-सिटु फर्नेस एनिलिङ लागू गरेर, आन्तरिक तनाव पूर्ण रूपमा मुक्त गर्न एनिलिङको तापक्रम र अवधि समायोजन गरेर एनिलिङ प्रक्रियाहरू सुधार गर्नुहोस्।

सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल ग्रोथ टेक्नोलोजीमा भविष्यका प्रवृत्तिहरू

अगाडि हेर्दा, उच्च-गुणस्तरको SiC एकल क्रिस्टल तयारी प्रविधि निम्न दिशाहरूमा विकास हुनेछ:

1. ठूलो स्तरको वृद्धि
   सिलिकन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टलको व्यास केही मिलिमिटरबाट ६-इन्च, ८-इन्च, र अझ ठूला १२-इन्च आकारमा विकसित भएको छ। ठूला-व्यासका SiC क्रिस्टलहरूले उत्पादन दक्षता सुधार गर्छन्, लागत घटाउँछन्, र उच्च-शक्ति उपकरणहरूको मागहरू पूरा गर्छन्।
2. उच्च-गुणस्तरको वृद्धि
   उच्च-प्रदर्शन उपकरणहरूको लागि उच्च-गुणस्तरको SiC एकल क्रिस्टलहरू आवश्यक छन्। यद्यपि उल्लेखनीय प्रगति भएको छ, माइक्रोपाइपहरू, विस्थापनहरू, र अशुद्धताहरू जस्ता दोषहरू अझै पनि अवस्थित छन्, जसले उपकरणको प्रदर्शन र विश्वसनीयतालाई असर गर्छ।
3. लागत घटाउने
   SiC क्रिस्टल तयारीको उच्च लागतले केही क्षेत्रहरूमा यसको प्रयोगलाई सीमित गर्दछ। वृद्धि प्रक्रियाहरू अनुकूलन गर्ने, उत्पादन दक्षता सुधार गर्ने र कच्चा पदार्थको लागत घटाउने कामले उत्पादन लागत कम गर्न मद्दत गर्न सक्छ।
4. बौद्धिक वृद्धि
   एआई र ठूलो डेटामा भएको प्रगतिसँगै, SiC क्रिस्टल वृद्धि प्रविधिले बढ्दो रूपमा बुद्धिमान समाधानहरू अपनाउनेछ। सेन्सरहरू र स्वचालित प्रणालीहरू प्रयोग गरेर वास्तविक-समय अनुगमन र नियन्त्रणले प्रक्रिया स्थिरता र नियन्त्रणयोग्यता बढाउनेछ। थप रूपमा, ठूलो डेटा विश्लेषणले क्रिस्टल गुणस्तर र उत्पादन दक्षता सुधार गर्दै वृद्धि प्यारामिटरहरूलाई अनुकूलन गर्न सक्छ।

उच्च-गुणस्तरको सिलिकन कार्बाइड एकल क्रिस्टल तयारी प्रविधि अर्धचालक सामग्री अनुसन्धानमा प्रमुख फोकस हो। प्रविधिको प्रगति हुँदै जाँदा, SiC क्रिस्टल वृद्धि प्रविधिहरू विकसित हुँदै जानेछन्, जसले उच्च-तापमान, उच्च-फ्रिक्वेन्सी, र उच्च-शक्ति क्षेत्रहरूमा अनुप्रयोगहरूको लागि बलियो आधार प्रदान गर्नेछ।